纯电动汽车电池管理系统概述与发展趋势
摘要：随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源的开发利
用越来越被各国政府所重视。在新能源体系中，电池系统是其中不可或缺的重要组成部分。近年来，以锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的关注。我国对电动车的发展极为重视，早在1992年就把电动车的开发发展列入国家的“八五”重点科技攻关项目，对电池管理系统以及充电机系统进行了长期深入的研究开发，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近，研制产品在纯电动和混合动力电动车上得到大量使用。但电池管理技术还并不成熟，电动汽车的发展及产业化，对动力蓄电池管理系统将具有巨大的市场需求，同时技术上也将提出更高的要求。
关键词：bms 纯电动汽车 动力电池 锂电池 can通讯 单片机
Abstract: with the oil price, the energy shortage, the increasingly serious urban
environment pollution, an alternative to oil development of new energy use more and more attention by governments. In the new energy system, battery systems is one of the indispensable important component. In recent years, with the lithium battery powered electric bicycle, hybrid cars, electric vehicles, fuel cell < > automobile, etc http://shop.icbuy.com/product/list/189.html by the market more and more attention. The development of electric vehicle in China, a great importance in early 1992, the development of the electric car in national development of \and charging machine system for the long-term in-depth research development, in BMS gained great breakthrough, and foreign level also approaches, the research products in pure electric and hybrid electric vehicle got a lot of use. But battery management technology is still not mature, electric vehicles and the development of industrialization of motive battery management system, with the huge market demand, but technology will also put forward higher request.
Keywords: BMS pure electric vehicle power battery lithium batteries can
communication microcontroller
河南机电高等专科学校2011毕业论文
目录
绪论
1.1 国外现状 ......................................... 2 1.2 国内现状 ......................................... 3 第二章 电池发展 ......................................... 6 2.1 电池性能比较 ..................................... 6 2.2 串联电池组的应用特点介绍 ......................... 7 第三章 电池管理系统的组成 ............................... 8 3.1 电池管理系统的构成 ............................... 8 3.2电池管理系统实现的功能 ............................ 9 第四章 电池管理系统的原理 .............................. 10 4.1 个管理系统的结构的原理 ...........................11 4.2单线式温度采集单元 ................................13 4.3动力电池组分布式管理系统软件设计 ..................14 第五章 小结 ............................................ 21 参考文献 ............................................... 22
绪论
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电动车是20 世纪最伟大的20 项工程技术成就中前两项技术的融合,即“电气化”和“汽车”的融合产物 . 能源危机和石油短缺,又使电动汽车获得了新的生机,到了20 世纪80 年代,随着人们对于空气质量和温室效应的关注,对电动汽车的研究热情进入了空前高涨期电动汽车除了在能源、环保和节能方面显示出优越性和具有强大的竞争力外,在车辆性能方面也显示出了巨大的优势. 电动汽车的转矩响应迅速、加速快,比燃油汽车高出2 个数量级,电机可分散配置,通过线传电子控制技术直接控制车轮转速,易实现四轮独立驱动和四轮转向 . 由于网络技术、信息技术和线控技术的泛应用,使智能交通系统( ITS) 的实现也变得非常简单,还可以实现再生制动和能量回收,因此提高了电动汽车制动的安全性和可靠性但是他的续驶历程小充电时间长是限制它发展的瓶颈动力电池组是电传动车辆的辅助能量源和关键部件，其状态好坏和寿命长短在很大程度上决定了整车性能的优劣，因此有必要对电池组实施有效的管理和监测。基于此种目的，又考虑到便于在车内安装布置，设计出电池组分布式管理系统，其由两部分组成，即电池组综合管理器和电池单体检测模块。系统应用基于循环工况的电池组剩余电量神经模糊预测算法，以实现对电池组状态的准确预测；并利用总线通讯技术，完成数据传输与交换，在保证实时性的同时又建立了分布式的总体结构，使系统大小可以随电池组不同而随意调整、剪裁和扩充， 很大的灵活性、适应性。
第一章 电池管理系统发展现状
1.1 国外现状
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1991年美OWAI国能源部与三大汽车公司(戴姆勒一克莱斯勒、福特、通用)共同成立的先
进电池联合体U N I T E DSTATES ADVANCED BATTERYC0Ns0RTIUM (USABC)，致力于研究和发展先进的电动车能源系统，建立了专门从事电池及管理系统的测试、试验等研究的实验室和研究机构。之后，全世界汽车制造厂家纷纷开发并推广使用电动车。电动车的蓬勃发展及远大前景，促进了电池及其管理技术的发展，世界各大汽车公司纷纷投巨资并采取结盟的方式研究各种类型的电池。电池管理系统作为电池系统的重要组成部分，肩负着优化电池使用和延长电池寿命的重要职责。在电动汽车发展的同时，电池管理技术也取得了长足的进步。日本青森工业研究中心从1 997年开始至今，仍在持续进行电池管理系统(B M s)实际应用的研究；美国Villanova大学和US Nanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳人技术开发的重点。 1.2 国内现状
国内自1999年起，北京交通大学一直致力于电池管理系统及电池充电机／充电站研究。经过多年的努力，形成了涵盖铅酸、镍氢和锂离子电池的结构多样的适应不同车型的系列产品。
● 系统功能方面，在完善电池基本参数检测、估算、通讯接口、控制和数据记录的同时还增加了绝缘检测、充放电次数记录、电池故障分析与在线报警、电池离散性评价体系、与充电机通讯实现安全充电等功能；
●s0C估算方面，先后采用了OCV—S0C对应关系、安时计量加自放电、充电效率等修正，以及采用双卡尔曼滤波的预测方法(成功的运用到二汽混合动力电动汽车)；
● 系统结构方面，分别设计了集中式、集散式和分散式结构，满足不同车型的需要； ● 辅助设备方面，自主开发了地面监控软件、手持系统、便携式检测设备及车载液晶显屏。
北京交通大学电池管理系统以其性能稳定、可靠性好、检测精度高、功能齐备、方便耐用等优点得到广大用户的一致好评。至今为止，部分产品已经实现批量生产和使用，用户包括国家电动汽车运行试验示范区(纯电动中巴、铅酸)、东风汽车集团(混合动力大巴、镍氢)、北京公共交通控股(集团)有限公司(双源无轨电车、铅酸)、北京121示范线(纯电动大巴、铅酸 锂电) 银川铁通(通讯基站，铅酸)、北京奥运用电动大巴(纯电动大巴，锂电)。经过多年的研究、经验的总结以及实际运行数据的分析，北京交通大学的电池管理系统取得重要的发展。特别是承接了北京奥运电动汽车电池管理系统的设计研发工作以
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来，北京交通大学投入了更大的人力物力，以奥运锂电池为试验对象，着手搭建电池及其管理系统的试验平台，对电池进行更加深入的试验，采用将电池的内在化学机理和外特性相结合的研究方法，对电池进行建模，对电池的优化充电算法进行研究，并将模型和算法嵌入电池管理系统，推出新一代产品，相信届时的电池管理系统会再在现有的基础上体现出更加优异的管理性能。我国对电动车的发展极为重视，早在1992年就把电动车的开发发展列入国家的“八五”重点科技攻关项目，对电池管理系统以及充电机系统进行了长期深入的研究开发，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近，研制产品在纯电动和混合动力电动车上得到大量使用。但电池管理技术还并不成熟，电动汽车的发展及产业化，对动力蓄电池管理系统将具有巨大的市场需求，同时技术上也将提出更高的要求。早期的电池管理系统一般只具有监测电池电压、温度、电流的简单功能。随着先进电池在电动车中应用的推广，对电池管理系统的要求越来越高，电池管理系统的功能也越来越强。电动车事业的蓬勃发展，给电池管理技术的发展带来强大动力。经过长时间广泛的研究和装车应用，人们对电池的认识增强，对电池的管理也日趋有效，电池管理系统得雏形已经建立，人们对其的功能已有明确的定义，其重要性也得到充分的肯定。电池管理系统已经从监控系统逐渐向管理系统转变。为了满足电动汽车的实际运行需求，电池管理系统在功能、可靠性、实用性、安全性等方面都做出了重要努力。检测方面，提高了电压、温度及电流的测量精度，基本满足车辆运行和电池使用的要求。过充电和过放电控制方面，增加了齐备的通讯功能，在车辆运行的过程中，与整车控制器通讯，能实现优化驾驶，提高车辆性能，防止过放电；充电过程中，与充电机通讯能实现协调控制和优化充电，保障充电的快速性和安全性，避免电池在使用过程中因过充电或过放电而影响电池寿命，降低运行成本。数据处理方面，增加了电池故障的实时分析能力，对电池的滥用进行预警和报警，对故障进行定位，为电池的维护提供便利。可靠性方面，结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力。均衡方面，增加了电池的均衡控制能力，提出了充电均衡、放电均衡、电阻均衡、开关电容均衡以及利用现代电力电子变流技术等均衡措施。数据库管理方面，由于电池和电动车都处于试验和日益完善的阶段，电池管理系统多配备了电池运行和充电数据的数据库管理系统，便于对电池性能进行评价，对车用电池的优化设计提供数据支持。但是，电池的SOC估算和SOH评估还不能满足车辆和电池实际需求是电池管理系统最大的缺陷，这极大的限制了电池容量有效发挥，降低了电池均衡效果，使得电池过充电和过放电控制缺乏充足的依据，电池使用的安全性和可靠性随之降低。这直接影响到
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